Инновационный евразийский университет

Курс

3

Семестр

6

Лекции

15 ч.

Лабораторные занятия

30 ч.

СРСП

30 ч.

СРС

15 ч.

Курсовая работа

-

Форма контроля

экзамен

Кол-во модулей

№

Название темы

Вид занятия

Содержание занятия

Кол-во ча-

сов

Модуль 1

1

Предмет и задачи генетической инженерии

лекция

Предмет и задачи курса, связь с другими науками. Основные направления и перспективы развития современной науки. Краткий исторический обзор развития науки. Генная инженерия, как составная часть биотехнологии. Объекты генной инженерии. Состояние, проблемы, перспективы, практическое значение. Современный опыт трансгенных объектов для пищевой технологии.

2

2

ДНК, РНК и синтез белка

практи-

ческое занятие

Принцип комплементарности ДНК. Структура ДНК. Характеристика структурных генов. Функция ДНК-полимеразы при репликации. Расшифровка генетической информации: РНК и белок.

2

3

Разделы генетической инженерии и этапы их становления

СРСП

Генетическая роль ДНК. работы Жакоба в предыстории генетической инженерии. Этапы становления генетической инженерии. Разделы генетической инженерии.

2

4

Разделы генетической инженерии

СРС

Содержание, этапы, «инструментарий», методы переноса генов в генной инженерии. Содержание, объекты и методы конструирования в геномной инженерии.

2

5

Основные понятия генетики микроорганизмов. Мутагенез.

пркти-

ческое занятие

Генетическая организация прокариот и эукариот. Характеристика Escherichia coli и Bacillus subtilis как наиболее широко используемые объекты изучения генетики микроорганизмов. Мутации как ценный инструмент в генетических и биохимических исследованиях. Спонтанные и индуцированные мутации. Правила при работе с мутагенами. Экспрессия мутаций.

2

6

Ядерный аппарат

СРСП

Характеристика структур клетки, относящихся к ядерному аппарату. Характеристика хромосом. Центральный постулат молекулярной генетики, сформулированный Ф.Криком.

2

7

Практические аспекты генной инженерии

лекция

Современные проблемы и основы практического использования достижений генной инженерии. Получение и опыт применения растительных генмодифицированных объектов. Свойства, влияние на качество пищевых систем и продуктов питания.

2

8

Отбор мутантов

практи-

ческое занятие

Сущность метода прямого отбора мутантов. Метод непрямого отбора мутантов. Отбор мутантов с использованием индикаторных сред. Характеристика индикаторных сред. Отбор мутантов и использованием метода отпечатков. Пенициллиновый метод обогащения мутантов.

2

9

Ядерный аппарат (продолжение)

СРСП

Регуляция генетической экспрессии. Ответы микроорганизмов на регуляторные сигналы. Характеристика репрессоров и индукторов. Изменчивость микроорганизмов.

2

10

Генетически модифицирован-

ные продукты

СРС

Генмодифицированные микроорганизмы и клетки. Получения, свойства, применения. Характеристика и перспективы генмодифицированных клеток животного происхождения.

2

11

Летальное и мутагенное действие ультрафиолетовых лучей на клетки Escherichia coli (1)

пркти-

ческое занятие

Изучение летального и мутагенного действия ультрафиолетовых лучей на клетки Escherichia coli и определение зависимости выживаемости клеток и частоты мутаций по каждому гену от дозы облучения

2

12

Особенности генома эукариот и прокариот

СРСП

Нехромосомные генетические элементы бактерий. Специфические эука­риотические белки (гистоны, актин, тубулин, пептидные гормо­ны) и эукариотические органеллы (ядерную мембрану, митохонд­рии, 80S рибосомы, эндоплазматические мембраны, аппарат Гольджи, лизосомы).

2

13

Ферменты, используемые в генной инженерии

лекция

Характеристика ферментов, применяемых при конструировании рекомбинантных ДНК: ферменты, с помощью которых получают фрагменты ДНК; ферменты, синтезирующие ДНК на матрице ДНК или РНК; ферменты, соединяющие фрагменты ДНК; ферменты, позволяющие осуществить изменение структуры концов фрагментов ДНК.

2

14

Летальное и мутагенное действие ультрафиолетовых лучей на клетки Escherichia coli (2)

практи-

ческое занятие

Методика определения количества жизнеспособных облученных клеток. Методика определения концентрации обратных мутантов. Построение кривых выживаемости в арифметической и логарифмической шкалах в зависимости от дозы облучения. Определение выживаемости и мутабильности для различных доз ультрафиолетовых лучей.

2

15

Изменение генетического материала прокариот

СРСП

Механизмы восстановления повреждений ДНК. Изменение генетического материала. Механизм и типы модификационных изменений бактерий.

2

16

Ферменты в генетической инженерии

СРС

Получение фрагментов ДНК при помощи рестриктаз; синтез ДНК на матрице ДНК при помощи полимераз или РНК при помощи обратных транскриптаз

2

17

Выделение и идентификация ауксотрофных мутантов Escherichia coli (1)

пркти-

ческое занятие

Характеристика ауксотрофных мутантов. Частота спонтанных и индуцированных мутаций. Методы обогащения для повышения относительного количества ауксотрофных мутантов. Приготовление селективных сред. Схема опыта по получению ауксотрофных мутантов. Определение летального эффекта нитозоэтилмочевины и пенициллина.

2

18

Внехромосомные ДНК

СРСП

Характеристика митохондриальной ДНК, ДНК хлоропластов в клетках аэробных эукариот, двухмикронной ДНК у некоторых дрожжевых организмов и плазмид бактерий.

2

19

Методы конструирования гибридных молекул ДНК

лекция

Векторная трансформация. Основные этапы создания трансгенных организмов. Понятие о векторе. Типы векторов, их конструирование. Схема опыта по генетической инженерии.

2

20

Выделение и идентификация ауксотрофных мутантов Escherichia coli (2)

практи-

ческое занятие

Истощение эндогенных запасов питательных веществ при инкубации обработанной мутагеном культуры на минимальных средах. Пенициллиновое обогащение культур, обработанных мутагеном. Определение летального действия мутагена и пенициллина. Определение содержания ауксотрофных мутантов. Комбинация ростовых веществ для идентификации ауксотрофов.

2

21

Коллоквиум №1

СРСП

Устный опрос. Выборочно: по темам практических занятий №№ 1-7; по темам лекций №№ 1-4; по темам СРСП №№ 1-6.

2

22

Векторы, используемые в генетической инженерии

СРС

Этапы создания трансгенных организмов. Понятие о векторе. Типы векторов, их конструирование. Схема опыта по генетической инженерии.

2

Модуль 2

23

Постановка опытов конъюгации

пркти-

ческое занятие

Механизмы, обуславливающие процесс конъюгации у бактерий. Постановка опыта конъюгации с целью передачи фрагмента хромосомы, содержащего ген leu, контролирующий синтез лейцина. Постановка опыта конъюгации с целью передачи R-плазмиды, контролирующей множественную устойчивость к антибиотикам.

2

24

Геном вирусов

СРСП

Структурная организация генома вируса. Использование минихромосомы для изучения орга­низации и репликации ДНК. Способы увеличения информационной емкости вирусного генома.

2

25

Секвенирование ДНК и экспрессия трансгенов

лекция

Секвенирование (определение нуклеотидной последовательности) ДНК. Гибридизация как высокочувствительный метод выявления специфических последовательностей нуклеотидов. Методы клонирования ДНК. Полимеразная цепная реакция.

2

26

Конъюгация у Escherichia coli. Картирование генома по градиенту передачи маркеров

практи-

ческое занятие

Методы генетического анализа у бактерий основанные на конъюгации. Характеристики штаммов Escherichia coli К-12 различающихся по резистентности к стрептомицину и зависимости от ростовых факторов. Схема постановки опыта по конъюгации. Анализ конъюгационного скрещивания по градиенту передачи маркеров донора рекомбинантам.

2

27

Основные процессы, контролирующие наследственность и изменчивость

СРСП

Основные процессы, контролирующие наследственность и изменчивость вирусов. Генетические и негенетические взаимодействия между вирусами. Рестриктазы и физические карты вирусов.

2

28

Генетические и негенетические взаимодействия вирусов

СРС

Множественная реактивация, рекомбинация, пересортировка генов, перекрестная реактивация, комплементация. Рестриктазы и физические карты вирусов.

2

29

Изучение индуцированного химического мутагенеза с применением теста Эймса (1)

пркти-

ческое занятие

Сущность проверки химического соединения на его канцерогенность, использование для этих целей мутантных штаммов бактерий, чрезвычайно чувствительных к мутагенам. Характеристика мутантов Эймса. Пищевые потребности мутантов Эймса. Дифференцировка ревертантов, появившихся в популяции клеток, подвергнутых действию проверяемого потенциального мутагена, от спонтанно образуемых ревертантов. Практическая значимость теста Эймса.

2

30

Генетический контроль биосинтеза белка

СРСП

Моделирование первичной структуры белков. Аминокислоты, входящие в состав белков, и их условные обозначения. Графическое моделирование роли И-РНК как матрицы для синтеза белка.

2

31

Генная инженерия животных

лекция

Основные направления и достижения генной инженерии

животных. Трансгенные животные- биореакторы («биологические фабрики»). Трансгенные животные с выключенными генами (генный нокаут). Трансгенные животные как генетические модели наследственных заболеваний человека.

2

32

Изучение индуцированного химического мутагенеза с применением теста Эймса (2)

практи-

ческое занятие

Техника безопасности при работе с потенциальными канцерогенами. Техника приготовления минимального агара Эймса и полужидкого агара верхнего слоя Эймса в чашках Петри с минимальным содержанием гистидина. Использование в качестве контроля триптозного соевого агара. Общая схема проведения теста Эймса. Интерпретация результатов эксперимента по постановке теста Эймса.

2

33

Операции на ДНК

СРСП

Операции на ДНК in vitro. Подготовка фрагментов ДНК для клонирования. Объединение фрагментов ДНК. Использование линкеров и адаптеров. Коннекторный метод.

2

34

Синтез олигонуклеоти-

дов и генов

СРС

Синтез линкеров, адаптеров, праймеров, промоторов химическим методом. Синтез генов и их фрагментов химико-ферментативным методом.

2

35

Постановка опыта трансформации и специфической трансдукции

пркти-

ческое занятие

Деление микроорганизмов на группы в зависимости от развития у них состояния компетентности. Характеристика электропорации. Выделение плазмидной ДНК из клеток E. coli. Получение компетентных клеток E. coli. Трансформация компетентных клеток E. coli. Постановка опыта трансформации. Постановка опыта специфической трансдукции.

2

36

Генетическая инженерия в медицине и ветеринарии

СРСП

Использование достижений генетической инженерии в медицинской и ветеринарной практике.

2

37

Генная инженерия растений

лекция

Истоки генной инженерии растений. Корончатые галлы. Агробактерии и растения. Методология генетической инженерии растений. Векторы на основе хлоропластной и митохондриальной ДНК. Преимущества и трудности использования растений как объекта для генно-инженерных исследований. Достижения и перспективы генной инженерии растений.

3

38

Определение колициногенных факторов и колицинотипа

практи-

ческое занятие

Общие свойства бактериальных плазмид. Биологическая роль плазмид. Основные механизмы, обеспечивающие стабильность плазмид. Методика определения колициногенных факторов. Методика определения колицинотипа.

2

39

Генетическая инженерия в животноводстве

СРСП

Использование достижений генетической инженерии в животноводстве.

2

40

Использование генетической инженерии в сельском хозяйстве

СРС

Трансгенные животные как генетические модели наследственных заболеваний человека. Преимущества и трудности использования растений как объекта для генно-инженерных исследований.

3

41

Полимеразная цепная реакция

пркти-

ческое занятие

Практическое применение полимеразной цепной реакции. Оборудование необходимое для постановки полимеразной цепной реакции. Полимеразная цепная реакция, как циклический процесс включающий в себя ряд стадий: тепловая денатурация исследуемой ДНК, отжиг праймеров на комплементарные участки двух антипараллельных цепей ДНК, процесс элонгации праймера из внесенных в реационную смесь дезоксинуклеозидтрифосфатов при участии ДНК-полимеразы.

2

42

Генетическая инженерия в растениводстве

СРСП

Использование достижений генетической инженерии в растениводстве.

2

43

Заключительное занятие

практи-

ческое занятие

Подведение итогов по темам практических занятий, обозначение значимости методов генетической инженерии в различных направлениях биотехнологии.

2

44

Коллоквиум №2

СРСП

Устный опрос. Выборочно: по темам практических занятий №№ 8-15; по темам лекций №№ 5-7; по темам СРСП №№ 8-14.

2

№ задания

Содержание задания

Форма контроля

Сроки сдачи

1

Разделы генетической инженерии и этапы их становления

устный опрос

1 неделя семестра

2

Ядерный аппарат

устный опрос,

тестирование

2 неделя семестра

3

Ядерный аппарат (продолжение)

устный опрос,

тестирование

3 неделя семестра

4

Особенности генома эукариот и прокариот

тестирование

4 неделя семестра

5

Изменение генетического материала прокариот

письменный опрос

5 неделя семестра

6

Внехромосомные ДНК

подготовка реферата

6 неделя семестра

7

Коллоквиум №1

устный опрос

7 неделя семестра

8

Геном вирусов

письменный опрос

8 неделя семестра

9

Основные процессы, контролирующие наследственность и изменчивость

устный опрос

9 неделя семестра

10

Генетический контроль биосинтеза белка

тестирование

10 неделя семестра

11

Операции на ДНК

письменный опрос

11 неделя семестра

12

Генетическая инженерия в медицине и ветеринарии

работа в группах

12 неделя семестра

13

Генетическая инженерия в животноводстве

работа в группах

13 неделя семестра

14

Генетическая инженерия в растениводстве

работа в группах

14 неделя семестра

15

Коллоквиум №2

устный опрос

15 неделя семестра

№ задания

Содержание задания

Форма контроля

Сроки сдачи

1

Разделы генетической инженерии

письменный опрос

1 неделя семестра

2

Генетически модифицированные продукты

письменный опрос

3 неделя семестра

3

Ферменты в генетической инженерии

письменный опрос

5 неделя семестра

4

Векторы, используемые в генетической инженерии

устный опрос

7 неделя семестра

5

Генетические и негенетические взаимодействия вирусов

письменный опрос

9 неделя семестра

6

Синтез олигонуклеотидов и генов

устный опрос

11 неделя семестра

7

Использование генетической инженерии в сельском хозяйстве

устный опрос

13 неделя семестра

Дата, № и вид занятия, кол-во часов

Основные темы модуля

Содержание и основные виды учебной деятельности, задания

Самостоятельная работа студентов, домашние задания

Форма контроля

1

2

3

4

5

Тема № 1.

Лекция

2 ч.

Предмет и задачи генетической инженерии

Предмет и задачи курса, связь с другими науками. Основные направления и перспективы развития современной науки. Краткий исторический обзор развития науки. Генная инженерия, как составная часть биотехнологии. Объекты генной инженерии. Состояние, проблемы, перспективы, практическое значение. Современный опыт трансгенных объектов для пищевой технологии.

Разделы генетической инженерии и этапы их становления

конспект

Тема № 1.

Практи

ческое занятие

2 ч.

ДНК, РНК и синтез белка

Принцип комплементарности ДНК. Структура ДНК. Характеристика структурных генов. Функция ДНК-полимеразы при репликации. Расшифровка генетической информации: РНК и белок.

Характеристика структур клетки, относящихся к ядерному аппарату

конспект, устный или письменный опрос по теме занятия

1

2

3

4

5

Тема № 2

Практи

ческое занятие

2 ч

Основные понятия генетики микроорганизмов. Мутагенез.

Генетическая организация прокариот и эукариот. Характеристика Escherichia coli и Bacillus subtilis как наиболее широко используемые объекты изучения генетики микроорганизмов. Мутации как ценный инструмент в генетических и биохимических исследованиях. Спонтанные и индуцированные мутации. Правила при работе с мутагенами. Экспрессия мутаций.

Регуляция генетической экспрессии

конспект, устный или письменный опрос по теме занятия

Тема № 2

лекция 2 ч

Практические аспекты генной инженерии

Современные проблемы и основы практического использования достижений генной инженерии. Получение и опыт применения растительных генмодифицированных объектов. Свойства, влияние на качество пищевых систем и продуктов питания.

Генетически модифицированные продукты

конспект

Тема № 3

Практи

ческое занятие

2 ч

Отбор мутантов

Сущность метода прямого отбора мутантов. Метод непрямого отбора мутантов. Отбор мутантов с использованием индикаторных сред. Характеристика индикаторных сред. Отбор мутантов и использованием метода отпечатков. Пенициллиновый метод обогащения мутантов.

Особенности генома эукариот и прокариот

конспект, устный или письменный опрос по теме занятия

1

2

3

4

5

Тема № 4

Практи

ческое занятие

2 ч

Летальное и мутагенное действие ультрафиолетовых лучей на клетки Escherichia coli (1)

Изучение летального и мутагенного действия ультрафиолетовых лучей на клетки Escherichia coli и определение зависимости выживаемости клеток и частоты мутаций по каждому гену от дозы облучения

Изменение генетического материала прокариот

конспект, устный или письменный опрос по теме занятия

Тема № 3

лекция 2 ч

Ферменты, используемые в генной инженерии

Характеристика ферментов, применяемых при конструировании рекомбинантных ДНК: ферменты, с помощью которых получают фрагменты ДНК; ферменты, синтезирующие ДНК на матрице ДНК или РНК; ферменты, соединяющие фрагменты ДНК; ферменты, позволяющие осуществить изменение структуры концов фрагментов ДНК.

Ферменты в генетической инженерии

конспект

Тема № 5

Практи

ческое занятие

2 ч

Летальное и мутагенное действие ультрафиолетовых лучей на клетки Escherichia coli (2)

Методика определения количества жизнеспособных облученных клеток. Методика определения концентрации обратных мутантов. Построение кривых выживаемости в арифметической и логарифмической шкалах в зависимости от дозы облучения. Определение выживаемости и мутабильности для различных доз ультрафиолетовых лучей.

Ферменты в генетической инженерии

конспект, устный или письменный опрос по теме занятия

1

2

3

4

5

Тема № 6

Практи

ческое занятие

2 ч

Выделение и идентификация ауксотрофных мутантов Escherichia coli (1)

Характеристика ауксотрофных мутантов. Частота спонтанных и индуцированных мутаций. Методы обогащения для повышения относительного количества ауксотрофных мутантов. Приготовление селективных сред. Схема опыта по получению ауксотрофных мутантов. Определение летального эффекта нитозоэтилмочевины и пенициллина.

Внехромосомные ДНК

конспект, устный или письменный опрос по теме занятия

Тема № 4

лекция 2 ч

Методы конструирования гибридных молекул ДНК

Векторная трансформация. Основные этапы создания трансгенных организмов. Понятие о векторе. Типы векторов, их конструирование. Схема опыта по генетической инженерии.

Подготовка к коллоквиуму №1 по темам практических занятий №№ 1-7; по темам лекций №№ 1-4; по темам СРСП №№ 1-6.

конспект, устный опрос

Тема № 7

Практи

ческое занятие

2 ч

Выделение и идентификация ауксотрофных мутантов Escherichia coli (2)

Истощение эндогенных запасов питательных веществ при инкубации обработанной мутагеном культуры на минимальных средах. Пенициллиновое обогащение культур, обработанных мутагеном. Определение летального действия мутагена и пенициллина. Определение содержания ауксотрофных мутантов. Комбинация ростовых веществ для идентификации ауксотрофов.

Векторы, используемые в генетической инженерии

конспект, устный или письменный опрос по теме занятия

1

2

3

4

5

Тема № 8

Практи

ческое занятие

2 ч

Постановка опытов конъюгации

Механизмы, обуславливающие процесс конъюгации у бактерий. Постановка опыта конъюгации с целью передачи фрагмента хромосомы, содержащего ген leu, контролирующий синтез лейцина. Постановка опыта конъюгации с целью передачи R-плазмиды, контролирующей множественную устойчивость к антибиотикам.

Геном вирусов

конспект, устный или письменный опрос по теме занятия

Тема № 5

лекция 2 ч

Секвенирование ДНК и экспрессия трансгенов

Секвенирование (определение нуклеотидной последовательности) ДНК. Гибридизация как высокочувствительный метод выявления специфических последовательностей нуклеотидов. Методы клонирования ДНК. Полимеразная цепная реакция.

Основные процессы, контролирующие наследственность и изменчивость

конспект

Тема № 9

Практи

ческое занятие

2 ч

Конъюгация у Escherichia coli. Картирование генома по градиенту передачи маркеров

Методы генетического анализа у бактерий основанные на конъюгации. Характеристики штаммов Escherichia coli К-12 различающихся по резистентности к стрептомицину и зависимости от ростовых факторов. Схема постановки опыта по конъюгации. Анализ конъюгационного скрещивания по градиенту передачи маркеров донора рекомбинантам.

Генетические и негенетические взаимодействия вирусов

конспект, устный или письменный опрос по теме занятия

1

2

3

4

5

Тема № 10

Практи

ческое занятие

2 ч

Изучение индуцированного химического мутагенеза с применением теста Эймса (1)

Сущность проверки химического соединения на его канцерогенность, использование для этих целей мутантных штаммов бактерий, чрезвычайно чувствительных к мутагенам. Характеристика мутантов Эймса. Пищевые потребности мутантов Эймса. Дифференцировка ревертантов, появившихся в популяции клеток, подвергнутых действию проверяемого потенциального мутагена, от спонтанно образуемых ревертантов. Практическая значимость теста Эймса.

Генетический контроль биосинтеза белка

конспект, устный или письменный опрос по теме занятия

Тема № 6

лекция 2 ч

Генная инженерия животных

Основные направления и достижения генной инженерии

животных. Трансгенные животные- биореакторы («биологические фабрики»). Трансгенные животные с выключенными генами (генный нокаут). Трансгенные животные как генетические модели наследственных заболеваний человека.

Операции на ДНК

конспект

1

2

3

4

5

Тема № 11

Практи

ческое занятие

2 ч

Изучение индуцированного химического мутагенеза с применением теста Эймса (2)

Техника безопасности при работе с потенциальными канцерогенами. Техника приготовления минимального агара Эймса и полужидкого агара верхнего слоя Эймса в чашках Петри с минимальным содержанием гистидина. Использование в качестве контроля триптозного соевого агара. Общая схема проведения теста Эймса. Интерпретация результатов эксперимента по постановке теста Эймса.

Синтез олигонуклеотидов и генов

конспект, устный или письменный опрос по теме занятия

Тема № 12

Практи

ческое занятие

2 ч

Постановка опыта трансформации и специфической трансдукции

Деление микроорганизмов на группы в зависимости от развития у них состояния компетентности. Характеристика электропорации. Выделение плазмидной ДНК из клеток E. coli. Получение компетентных клеток E. coli. Трансформация компетентных клеток E. coli. Постановка опыта трансформации. Постановка опыта специфической трансдукции.

Генетическая инженерия в медицине и ветеринарии

конспект, устный или письменный опрос по теме занятия

Тема № 7

лекция 2 ч

Генная инженерия растений

Истоки генной инженерии растений. Корончатые галлы. Агробактерии и растения. Методология генетической инженерии растений. Векторы на основе хлоропластной и митохондриальной ДНК. Преимущества и трудности использования растений как объекта для генно-инженерных исследований. Достижения и перспективы генной инженерии растений.

Генетическая инженерия в животноводстве

конспект

1

2

3

4

5

Тема № 13

Практи

ческое занятие

2 ч

Определение колициногенных факторов и колицинотипа

Общие свойства бактериальных плазмид. Биологическая роль плазмид. Основные механизмы, обеспечивающие стабильность плазмид. Методика определения колициногенных факторов. Методика определения колицинотипа.

Использование генетической инженерии в сельском хозяйстве

конспект, устный или письменный опрос по теме занятия

Тема № 14

Практи

ческое занятие

2 ч

Полимеразная цепная реакция

Практическое применение полимеразной цепной реакции. Оборудование необходимое для постановки полимеразной цепной реакции. Полимеразная цепная реакция, как циклический процесс включающий в себя ряд стадий: тепловая денатурация исследуемой ДНК, отжиг праймеров на комплементарные участки двух антипараллельных цепей ДНК, процесс элонгации праймера из внесенных в реационную смесь дезоксинуклеозидтрифосфатов при участии ДНК-полимеразы.

Подготовка к коллоквиуму №2 по темам практических занятий №№ 8-15; по темам лекций №№ 5-7; по темам СРСП №№ 8-14.

конспект, устный опрос

Тема № 15

Практи

ческое занятие

2 ч

Заключительное занятие

Подведение итогов по темам практических занятий, обозначение значимости методов генетической инженерии в различных направлениях биотехнологии.